直角坐标机器人设计文档.doc

AWD-ROBOT在钢铁行业的应用 　随着机器人技术的发展，机器人技术在各行各业中得到了广泛的应用。机器人作为执行机构，具用控制方便，执行动作灵活，可以实现复杂的空间轨迹控制。特别适用于高效率自动化生产。 直角坐标机器人在码垛机上的使用越来越多，其特点是负载范围大，小到几公斤，大到几吨；运行速度快，且速度可调整；动作灵活，可以完成复杂的码垛任务；可靠性高，维护简单。 我公司以直角坐标机器人为核心产品，开发的码垛机的要求如下：按层码垛； 运动空间为三维，五轴运动； 行程：X方向2000mm, Y方向800mm, Z方向800mm, 手抓张合20mm,机械手旋转：+-360 能够和生产线融为一体，有良好的通讯。 最大负载重量为20Kg,额定负载10Kg。层与层间成90度角交叉排放。 每垛共21层，垛高200mm。 最快码垛速度为800mm/s，平均速度为500mm/s。 定位精度：0.1mm 机器人组成： 该机器人由安装架、机器人定位系统、伺服驱动系统、运动控制系统、减速装置、及电控配电系统、安全防护装置等组成。 其配置如下： 1、机器人采用AWD-Robot四轴（X、Y、Z直线和A轴旋转轴）的直角式坐标机器人，其机械手根据客户需要码垛的工件特制的一套机械手。 2、 电机部分采用施耐德Lexium05系列伺服电机和百格拉步进电机 X轴：BSH0702P02A1A/LXM05AD10M2 Y轴：BSH0702P02A1A/LXM05AD10M2 Z轴：BSH0702P02A1A/LXM05AD10M2 A轴：BSH0701P02A1A/LXM05AD10M2 触摸屏：采用WinView的触摸屏MT508TV45WV 机械手：VRDM366LHA/D921 3、 减速机 考虑到整个设备的运动要求，我们在X、Y、Z轴上加一MOTEC 10：1的减速机 原理结构：　机器人完整动作过程： 1、开机后机器人自动回零然后运行到送料平台上方，等待上位机信号。 2、当机器人收到有料的检测信号并且收到上位机允许取料信号，机器人进行取料，并移动到料筐上　方。 3、机器人检测上位机允许放料信号。如果允许放料，机器人给上位机上料信号并把料放入料筐。如　果禁止放料，机器人将料放入废料筐。4、机器人回到送料平台上方等待下一次取料。 5、机器人在料筐中放料按照每层7件，相邻层垂直码放的原则进行码放。每个料筐最多可以码放12层。 机器人工作流程图： 某大学仿真中心，模拟导弹跟踪实验。 技术要求：1 负载7KG2 X-Z立式龙门结构 X轴行程4000mm Z轴行程3000mm3 最大速度2m/s 最大加速度12m/s2 4 重复定位精度为±1mm 解决方案：以上为结构示意图，采用双X轴，单Z轴的两维立式龙门结构。负载为“导引头”固定在Z轴滑块上面。Z轴由一台伺服电机作为驱动；双X采用传动杆实现两轴的同步，采用一台伺服电机驱动。整套设备共两套伺服系统。中间部位需要特殊加固。系统配置：1 上位控制系统：采用英国TRIO专业运动控制器，选用型号为 MC206X 可实现控制两套伺服系统，同时接受反馈系统反馈信号。2 驱动部分：选用日本安川伺服电机，两套伺服系统，所选型号为：X轴 SGMGH-55ACA61+SGDM-55ADAZ轴 SGMGH-20ACA6C+SGDM-20ADA3　传动系统：采用MOTEC精密行星减速机，型号为：X轴为APS110-3 ，减速比为 3 Z轴为APS180-3，减速比为 34 执行机构：选用德国AWD-Robot直角坐标机器人，导轨型号为：X轴DTL090-300-4000-1导轨端面尺寸是90*70mm 滑块长度为300mm 行程为4000mm ;Z轴 DTL090-300-3000-1 导轨端面尺寸是90*70mm 滑块长度为300mm 行程为3000mm .5、安全防护装置该机具有故障提示及报警功能，并且每次出现故障时都能准确的反映出故障具体位置，便于迅速排除故障，主要包括：机器人碰撞保护功能；工件安装到位检测；光幕安全保护。以下为计算过程：根据要求：最大速度是v =2m/s 此前以选齿形带可知D=63.6mm，运动速度： v = n?D? 3.14/（60?1000） ；单位：m/s（米/秒）n为驱动轴输入转速（单位：转/分），D同步带轮直径（单位：mm），由此可得 v =600 r/min在Z轴方向上垂直向上运动所需推力：F = M?a + M?9.8?μ + M?9.8驱动扭矩： Ma = (F?R)×Si/(1000) + Mleer = (F?C)×Si/（2000*3.14） + Mleer 单位：Nm（牛顿米）